PPSPPO合金相容性研究文档格式.docx

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但同时也存在以下缺点：

（1）高温下流动性过高，单纯树脂难以注射成型；

（2）成本高，与通用工程塑料相比价格高出两倍；

（3）冲击强度差，制品发脆，熔接强度也不好；

（4）由于具有优异的耐化学药品性，所以其涂装性与着色性不理想,所以有必要加以改性[1]。

PPO具有电气性能优异，高低频和不同湿度下的电气性能稳定，光泽度高优点，但粘度很大，难以单独注塑加工成型，耐溶剂性能差[2]。

PPS／PPO合金具有PPS和PPO各自的优点，诸如耐高温、耐化学腐蚀和高的机械和电性能，同时克服了PPS性脆、熔体粘度过低，注塑飞边溢出不易成型，以及PPO不耐溶剂和熔体粘度过大等缺点；

美国GE公司于80年代末期开发出PPS／PPO聚合物台金，该类产品除保持PPS优越性能以外，还吸收了PPO收缩率低，制品表面光泽，电性能优异的特点，其耐热性能介于通用工程塑料和特种工程塑料之间，正好填补了它们在150～220℃这段温度应用范围的空白[3]。

进入90年代，我国也进行了PPO/PPS合金的开发，并且取得了一定成果，但是由于PPO树脂是一种无定形聚合物，溶解度参数为9.0，PPS树脂是一种结晶性聚合物，溶解度参数为l3.5，二者显然缺乏相容性，欲直接共混形成合金性能技术难度较大，关于这类合金的技术文献很少，一般视为研发机构的技术机密【4】。

随着我国PPS、PPO两种树脂的国产化，对该合金进行系统研究的条件更加具备，也是势在必行。

笔者通过对PPS/PPO合金相容剂进行了探讨，得出一些规律和结论，并且开发出性能优良的PPS/PPO合金。

2　实验部分

2.1主要的实验原料

PPS　　　　　四川得阳

PPO市售

玻璃纤维市售

PS　　　　　　　　北京燕山石化

PS市售

环氧树脂市售

g-PPO自制

2.2实验设备和仪器

实验高速混合机SHR　　　　　　　　张家港市亿利机械有限公司　　　　

双螺杆配混挤出机SJSH-30　　南京橡塑机械厂

注塑机EAST-1000　　　宁波东方塑料机械有限公司

熔体流动速度仪　　　承德德盛实验机厂

拉力试验机　　　　　　　　　美国INSTRON公司

简支梁冲击实验机　　　　承德市金建检测仪器有限公司　　　

摆锤式冲击试验机　　　　　　承德德盛实验机厂

热变形温度测试仪　　承德宝华试验机厂

2.3PPS/PPO合金的制备

按照配方准确称取基料，在高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加入玻璃纤维（GF）挤出造粒，加工温度：

240℃～280℃，主机转速260r/min。

2.4性能测试

将造好的粒料在烘箱中烘干（100℃、8小时），用注塑机注塑出标准样条，按照国家标准对样条进行状态调节、性能测试。

3结果与讨论

PPS与PPO虽然在分子结构上相像，并且硫、氧元素也是同族元素，但是二者相容性却较差。

原因在于PPO苯环上还带有两个甲基，使苯环上碳、醚键内旋转时的阻力更大，因此分子刚性甚至超过PPS，并且粘度更大。

二者分子链之间并无类似氢键这样特殊的作用力。

因此从热力学和动力学的角度看，PPS和PPO都不会很好地熔融共混成高性能的合金。

因此必须选择合适的相容剂对其增容。

我们分别以聚苯乙烯、MAH接枝PPO、环氧树脂为相容剂，考察了不同类型相容剂对PPS/PPO合金的性能影响。

本研究以PPS/PPO/GF（30/10/40）为基础，考查了不同种类不同添加量的相容剂对PPS/PPO合金的拉伸强度、冲击强度以及热变形温度的影响。

3.1PS相容剂影响

图1PS对拉伸影响图2PS对弯曲强度影响

从实验结果可以看出，

（1）随着增强PPS合金中PS含量的增加，体系的拉伸强度先增大后降低，在PS含量为25%左右时，增强合金的拉伸强度达到最大值136MPa，以后，拉伸强度逐渐下降。

（2）随着增强PPS合金中PS含量的增加，体系的弯曲强度先增大后逐渐减小，从PS为28%时的211Mpa逐渐降低，在PS为80%时为109Mpa，降低了将近一半。

图3PS对冲击影响图4PS对热变形影响

（3）随着共混物中PS含量的增加，增强合金的冲击强度逐渐升高，从PS为3%时的6.7KJ/m2逐渐升高到PS为25%时的8.8KJ/m2。

继续增加PS份数，冲击强度开始下降。

（4）随着共混物中PS含量的增加，增强合金的热变形温度逐渐降低，在PS含量40%~50%时，出现突变，热变形温度从238.4℃降低到111.7℃，之后热变形温度逐渐趋于稳定，在110℃左右稍微变化。

出现以上变化趋势，主要原因是由于当PS份数较少起相容剂作用时，材料强度随PS含量增加而提高，当PS份数过多，形成单独相畴时，由于PS的强度和耐热性较PPS要低得多，所以随着合金中PS含量的增加，增强合金的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度等逐渐降低。

通过以上实验数据曲线可以看出，PPS/PPO合金在加入了PS相容剂之后对提高冲击强度比较有利。

原因在于，聚苯乙烯和PPO、PPS的相容性都比较好，并且可以大大降低体系粘度，促进PPO熔融和分散，提高分子链运动能力，有利于在材料受到冲击时促进剪切带形成，从而大大吸收冲击能量，提高冲击韧性。

3.2环氧树脂相容剂影响

环氧基团是一种高活性基团，可以和多种官能团反应，在不同聚合物分子之间架起化学键，从而提高不同高分子之间的相容性。

PPO端羟基、PPS分子链含氯末端芳基可与环氧树脂反应，如图5所示

图5

生成嵌段共聚物可以大大促进两种材料的相容，这种化学键结合可以使材料中的两相结合更紧密，同时环氧树脂也可以同玻璃纤维表面发生化学反应，充当玻纤和树脂的相容剂，所以可以大大提高增强PPS/PPO合金的强度和耐热性。

图6环氧树脂对弯曲强度影响图7环氧树脂对拉伸影响

图8环氧树脂对冲击影响图9环氧树脂对热变形影响

由上图可知，PPS/PPO合金中加入环氧树脂后，材料的拉伸、弯曲、耐热性能均大幅度提高，充分说明环氧树脂在PPS和PPO、玻纤之间起到了粘合作用，促进了三者的相容性。

需要注意的是合金材料的冲击强度出现先升高后降低的现象，可以认为在加入少量环氧树脂情况下，它对合金的相容性的正面作用为主，但由于环氧树脂是低分子物质，在添加量过多的情况下，低分子会对材料的韧性造成不利影响，所以，在用量过大情况下低分子脆裂的负面作用占主要方面，造成合金韧性下降。

3.3g-PPO相容剂影响

马来酸酐接枝PPO通过在PPO和PPS两相界面上形成界面层，可以促进PPO在PPS中的分散，减少PPO相畴的尺寸，提高合金的性能。

图10g-PPO对拉伸强度影响图11g-PPO对弯曲影响

图12g-PPO对冲击影响图13g-PPO对热变形影响

通过以上实验数据图表可以看到，g-PPO对PPS/PPO合金性能有一定提高，说明它具有一定的相容剂作用，但是在挤出造粒过程随着使用份数的增加，挤出料条牵引出现一定困难，有发泡现象发生，并且随着加工温度提高，现象更严重，同时挤出料严重变深、发棕色。

随g-PPO用量加大这种情况更严重，且力学性能提高幅度不大。

分析认为可能是PPO接枝过程中有大量未反应单体存在，在高温加工时很容易发泡，而且马来酸酐在PPS加工过程对PPS的氧化起到催化作用，加速了PPS分子链上硫醚中硫的氧化生成砜基

（图14）导致变色的过程，使PPS分子链上出现大量发色基团，因而使颜色发棕，同时破坏了分子链规整，降低了结晶度，最终使材料性能劣化。

图14PPS氧化方程式

3.4不同相容剂对比

图15不同相容剂对拉伸强度影响

图16不同相容剂对韧性影响

图17不同相容剂对热变形温度影响

通过相同条件下，PS、环氧树脂、g-PPO三种相容剂对比发现，PS对提高合金冲击韧性最有利，环氧树脂对合金的耐热性、机械强度最好。

4结论

（1）PS和环氧树脂作为相容剂对PPS/PPO/GF体系有明显改进：

a.随着增强PPS/PPO合金中PS含量的增加，体系的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、冲击强度先升高后降低。

b.随着增强PPS/PPO合金中环氧树脂含量的增加，体系的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度大幅提高，冲击强度先提高后降低。

（2）g-PPO作为相容剂有其局限性，尽管随着增强PPS/PPO合金中g-PPO含量的增加，增强合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度基本趋势是缓慢增加，但在含量超过8%后开始下降，且加工过程中材料加工性不好，容易变色。

参考文献:

[1]《聚苯硫醚树脂及其应用》,出版社：

化学工业出版社,2006-1-1

[2]张玉龙，李萍.工程塑料改性技术，北京：

机械工业出版社，2006，209

[3]涂开熙周健丽特种工程塑料合金PPS／PA66和PPS／PPS的性能与应用.塑料科技，1997（6）8

[4]金国珍工程塑料，北京：

化学工业出版社，2000，405